轻量容器引擎Docker

Docker是什么

​ Docker 是一个开源项目，诞生于 2013 年初，最初是 dotCloud 公司内部的一个业余项目。它基于 Google 公司推出的 Go 语言实现。项目后来加入了 Linux 基金会，遵从了 Apache 2.0 协议，项目代码在GitHub 上进行维护。

​ Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，以至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc，Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用。

​ Docker 项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案，Docker 的基础是 Linux 容器（LXC）等技术。

了解Docker的前生LXC

Linux Container容器是一种内核虚拟化技术，可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源。

​ LXC为Linux Container的简写，可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源，而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化的其他复杂性，相当于C++中的NameSpace，容器有效地将由单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中，以更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。

与传统虚拟化技术相比，它的优势在于：

• 与宿主机使用同一个内核，性能损耗小；

• 不需要指令级模拟；

• 不需要即时(Just-in-time)编译；

• 容器可以在CPU核心的本地运行指令，不需要任何专门的解释机制；

• 避免了准虚拟化和系统调用替换中的复杂性；

• 轻量级隔离，在隔离的同时还提供共享机制，以实现容器与宿主机的资源共享

​ Linux Container提供了在单一可控主机节点上支持多个相互隔离的server container同时执行的机制。Linux Container有点像chroot，提供了一个拥有自己进程和网络空间的虚拟环境，但又有别于虚拟机，因为lxc是一种操作系统层次上的资源的虚拟化。

LXC与docker的关系

​ docker并不是LXC替代品，docker底层使用了LXC来实现，LXC将linux进程沙盒化，使得进程之间相互隔离，并且能够课哦内阁制各进程的资源分配，在LXC的基础之上，docker提供了一系列更强大的功能。

Docker 的特点

容器化越来越受欢迎，因为容器是：

• 灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化。
• 轻量级：容器利用并共享主机内核。
• 可互换：您可以即时部署更新和升级。
• 便携式：您可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行。
• 可扩展：您可以增加并自动分发容器副本。
• 可堆叠：您可以垂直和即时堆叠服务。

为什么使用Docker

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。

​ 首先，Docker 容器的启动可以在秒级实现，这相比传统的虚拟机方式要快得多。其次，Docker 对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker 容器。

Docker的优势

具体说来，Docker 在如下几个方面具有较大的优势。

更高效的利用系统资源

​ 由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker对系统资源的利用率更高，无论是应用执行速度，内存消耗以及文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。

更快速的启动时间

​ 传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而Docker容器应用，由于直接运行与宿主内核，无序启动完整的操作系统，因此可以做到妙级，甚至毫秒级的启动时间，大大的节约了开发，测试，部署的时间。

一致的运行环境

​ 开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题，由于开发环境，测试环境，生产环境不一致，导致有些bug并未在开发过程中被发现，而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性。

持续交付和部署

对于开发和运维人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。

​ 使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成，持续交付，部署。开发人员可以通过Dockerfile来进行镜像构建，并结合持续集成系统进行集成测试，而运维人员则可以在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署系统进行自动部署

更轻松的迁移

​ 由于Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易，Docker可以在很多平台上运行，无论是物理机，虚拟机，公有云，私有云，甚至是比较本，其运行结果是一致的，因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

缺点

隔离性

​ 基于hypervisor的虚机技术，在隔离性上比容器技术要更好，它们的系统硬件资源完全是虚拟化的，当一台虚机出现系统级别的问题，往往不会蔓延到同一宿主机上的其他虚机。但是容器就不一样了，容器之间共享同一个操作系统内核以及其他组件，所以在收到攻击之类的情况发生时，更容易通过底层操作系统影响到其他容器。

性能

​ 不管是虚机还是容器，都是运用不同的技术，对应用本身进行了一定程度的封装和隔离，在降低应用和应用之间以及应用和环境之间的耦合性上做了很多努力，但是随机而来的，就会产生更多的网络连接转发以及数据交互，这在低并发系统上表现不会太明显，而且往往不会成为一个应用的瓶颈（可能会分散于不同的虚机或者服务器上），但是当同一虚机或者服务器下面的容器需要更高并发量支撑的时候，也就是并发问题成为应用瓶颈的时候，容器会将这个问题放大，所以，并不是所有的应用场景都是适用于容器技术的。

存储方案

​ 容器的诞生并不是为OS抽象服务的，这是它和虚机最大的区别，这样的基因意味着容器天生是为应用环境做更多的努力，容器的伸缩也是基于容器的这一disposable特性，而与之相对的，需要持久化存储方案恰恰相反。 这一点docker容器提供的解决方案是利用volume接口形成数据的映射和转移，以实现数据持久化的目的。但是这样同样也会造成一部分资源的浪费和更多交互的发生，不管是映射到宿主机上还是到网络磁盘，都是退而求其次的解决方案。

对比传统虚拟机

特性	Docker 容器	虚拟机
启动	秒级	分钟级
硬盘使用	一般为 MB	一般为 GB
性能	接近原生	弱于
系统支持量	单机支持上千个容器	一般几十个

Docker版本

​ 随着Docker的不断流行与发展，docker公司（或称为组织）也开启了商业化之路，Docker 从 17.03版本之后分为 CE（Community Edition） 和 EE（Enterprise Edition）。我们来看看他们之前的区别于联系。

版本区别

Docker EE

Docker EE由公司支持，可在经过认证的操作系统和云提供商中使用，并可运行来自Docker Store的、经过认证的容器和插件。

Docker EE提供三个服务层次：

服务层级	功能
Basic	包含用于认证基础设施的Docker平台 Docker公司的支持 经过 认证的、来自Docker Store的容器与插件
Standard	添加高级镜像与容器管理 LDAP/AD用户集成 基于角色的访问控制(Docker Datacenter)
Advanced	添加Docker安全扫描 连续漏洞监控

大家可在该页查看各个服务层次的价目：https://www.docker.com/pricing

Docker CE

​ Docker CE是免费的Docker产品的新名称，Docker CE包含了完整的Docker平台，非常适合开发人员和运维团队构建容器APP。

​ Docker公司认为，Docker CE和EE版本的推出为Docker的生命周期、可维护性以及可升级性带来了巨大的改进。

版本说明

在此之前docker的最新版本更新到docker1.13，而在1.13的基础之上，在2017年的3月1号开始，版本的格式变为如下

项目	说明
版本格式	YY.MM
stable版本	每个季度发行
edge版本	每个月发行
当前CE版本	17.03.0-ce

小结

• Docker从17.03开始分为企业版与社区版，社区版并非阉割版，而是改了个名称；企业版则提供了一些收费的高级特性。
• EE版本维护期1年；CE的stable版本三个月发布一次，维护期四个月；另外CE还有edge版，一个月发布一次。

Docker使用场景

1. Web 应用的自动化打包和发布。
2. 自动化测试和持续集成、发布。
3. 在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。
4. 从头编译或者扩展现有的OpenShift或Cloud Foundry平台来搭建自己的PaaS环境

本文由传智教育博学谷 - 狂野架构师教研团队发布
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